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利用故障指示器實(shí)現(xiàn)電纜線路運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)

作者: 時(shí)間:2012-07-17 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201308.htm

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,城市建設(shè)及企業(yè)現(xiàn)代化程度不斷提高,用電量日趨加大。為適應(yīng)城市電網(wǎng)的建設(shè)和現(xiàn)代化企業(yè)的發(fā)展,保證供電系統(tǒng)的安全可靠,同時(shí)為了美化環(huán)境,節(jié)約線路走廊用地,城市中原本縱橫交錯(cuò)的架空輸電網(wǎng)絡(luò)正逐漸被電纜供電系統(tǒng)所取代。為了盡可能減少由于故障引發(fā)停電的次數(shù)和時(shí)間,對(duì)維護(hù)的要求已從最早的事故后維修、預(yù)防性維修發(fā)展到預(yù)測(cè)維修和故障定位。這就要求能夠在線監(jiān)測(cè)電力的運(yùn)行狀態(tài),以便做出設(shè)備是否需要維修的結(jié)論,同時(shí)在發(fā)生故障后,能夠快速定位故障區(qū)段。

電纜線路運(yùn)行可安裝在6~35kV電纜線路的環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、箱變、開(kāi)閉所等電氣設(shè)備中,用于在線監(jiān)測(cè)電力線路負(fù)荷運(yùn)行及故障情況,具有遠(yuǎn)程傳輸能力的分布監(jiān)控、集中管理、即時(shí)通知型的智能化故障管理系統(tǒng)。他是基于數(shù)字技術(shù)、GPRS通訊技術(shù)和GIS(地理信息系統(tǒng))技術(shù)為一體的一套自動(dòng)高效的故障點(diǎn)檢查及。主要用于監(jiān)測(cè)線路上的短路、接地、過(guò)負(fù)荷、斷線、停電等故障情況,幫助運(yùn)行人員迅速查找故障點(diǎn),監(jiān)測(cè)線路負(fù)荷電流和短路動(dòng)作電流,保存歷史數(shù)據(jù)并繪制曲線,用于事故分析和消隱。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1系統(tǒng)由以下幾部分組成

主站軟件、短信貓、 數(shù)字(檢測(cè)終端)、通訊主機(jī)

利用故障指示器實(shí)現(xiàn)電纜線路運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)

2.2系統(tǒng)工作原理

數(shù)字指示器主要安裝環(huán)網(wǎng)柜電纜進(jìn)出線上,以實(shí)現(xiàn)這些線路的在線監(jiān)測(cè)(遙測(cè))、故障檢測(cè)與定位(遙信),同時(shí)在附近安裝1臺(tái)或2臺(tái)通訊主機(jī)(采集器)。指示器和通訊主機(jī)(采集器)都帶有四字節(jié)全球唯一通信地址,用于通訊主機(jī)(采集器)對(duì)指示器的識(shí)別;通訊主機(jī)(采集器)還帶有一字節(jié)101協(xié)議通信地址,用于通訊主機(jī)(采集器)與主站之間的地址識(shí)別。通訊主機(jī)(采集器)U與指示器采用短距離無(wú)線調(diào)頻組網(wǎng)通信,與主站之間采用GPRS公網(wǎng)通信,可選靜態(tài)IP、動(dòng)態(tài)域名和APN專線,推薦使用APN通道,確保數(shù)據(jù)和控制安全。

當(dāng)線路正常運(yùn)行時(shí),通訊主機(jī)(采集器)定期輪詢每只指示器或由指示器主動(dòng)上報(bào),指示器按預(yù)設(shè)的通訊策略進(jìn)行應(yīng)答或上報(bào),將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到通訊主機(jī)(采集器)。通訊策略的含義是:指示器采用極低功耗設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)壽命為8年以上,但無(wú)線通訊能量較大,不能完全依靠?jī)?nèi)部鋰電池供電,大部分能量要從高壓導(dǎo)線感應(yīng)取電。當(dāng)負(fù)荷電流大于20A時(shí)可以完全取到通訊能量,在通訊時(shí)可以做到“有問(wèn)必答”或者定時(shí)主動(dòng)發(fā)送;當(dāng)負(fù)荷電流小于20A時(shí),只能取到有限的電能,在通訊時(shí)會(huì)出現(xiàn)“兩問(wèn)一答”或者定時(shí)主動(dòng)發(fā)送的情況,其它時(shí)間指示器內(nèi)部無(wú)線通訊模塊都在休眠以減少電池?fù)p耗。值得一提的是,由于無(wú)線通訊劃分為64個(gè)獨(dú)立信道,無(wú)需對(duì)多只指示器進(jìn)行編碼和延時(shí)錯(cuò)開(kāi)時(shí)間發(fā)送,對(duì)于多只指示器同時(shí)發(fā)送時(shí)也不會(huì)存在互相干擾而導(dǎo)致通訊不上的情況。

當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障時(shí),指示器可以檢測(cè)到短路故障電流,如果符合特定的短路故障判據(jù),則本地翻牌顯示,并按照預(yù)設(shè)的時(shí)間參數(shù)自動(dòng)復(fù)歸,也可以通過(guò)主站遙控復(fù)歸。同時(shí),在通訊主機(jī)(采集器)輪詢到自己時(shí)將“及時(shí)應(yīng)答”或者立即主動(dòng)發(fā)送動(dòng)作信息,將動(dòng)作信號(hào)、短路故障電流等數(shù)據(jù)發(fā)送到通訊主機(jī)(采集器),通訊主機(jī)(采集器)再通過(guò)GPRS方式將故障動(dòng)作信息和故障數(shù)據(jù)打包發(fā)到用戶手機(jī)或主站系統(tǒng)。

由于指示器的本地?zé)o線和通訊主機(jī)(采集器)的GPRS網(wǎng)絡(luò)“一直在線”,并具有雙向、隨機(jī)發(fā)起主動(dòng)通訊的能力,所以主站在召喚通訊主機(jī)(采集器)的數(shù)據(jù)的同時(shí),還可以對(duì)通訊主機(jī)(采集器)和指示器下發(fā)參數(shù)和遙控命令,例如在線修改通訊主機(jī)(采集器)和指示器的參數(shù),遙控DCU連接的開(kāi)關(guān)合閘、分閘,遙控通訊主機(jī)(采集器)管轄的指示器閃燈、復(fù)歸等。

2.3系統(tǒng)功能特點(diǎn)

功能:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能:可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路的狀態(tài)信息。數(shù)據(jù)上傳時(shí)延40S(主要取決于

GPRS上線登錄時(shí)間);

2.3.1主動(dòng)告警功能:可以主動(dòng)上報(bào)線路的告警信息和指示器電池故障、信號(hào)傳輸終端

電池故障、設(shè)備失效等設(shè)備故障信息,系統(tǒng)可以主動(dòng)實(shí)時(shí)將告警信息上報(bào)到監(jiān)控調(diào)度中心。告警信息被實(shí)時(shí)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中,可根據(jù)需要長(zhǎng)期保存;可以提供聲光告警;

2.3.2靈活傳輸功能:通信方式可選,通信方式的選擇與系統(tǒng)工作無(wú)關(guān)。目前采用GPRS

方式上傳告警故障信息和下發(fā)查詢指令;

2.3.3數(shù)據(jù)管理功能:系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)、告警信息等全部存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中,便于統(tǒng)計(jì)分析;

可以按照用戶要求生成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表、圖表。根據(jù)告警的不同拓?fù)湮恢煤透婢愋停峁?shù)據(jù)分析功能,確定故障原因和故障位置;

2.3.4系統(tǒng)管理功能:可以對(duì)主控單元、采集設(shè)備、監(jiān)控點(diǎn)以及操作人員、系統(tǒng)功能等

進(jìn)行配置;系統(tǒng)日志對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和人員操作做詳實(shí)記錄;

2.3.5電池電壓管理功能:對(duì)電池供電電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè),當(dāng)供電不足時(shí)上報(bào)告警;

2.3.6設(shè)備狀態(tài)定時(shí)上報(bào):采用節(jié)拍方式,定時(shí)上報(bào)設(shè)備狀態(tài),如果通信失敗則視為設(shè)

備故障;

2.4特點(diǎn)

2.4.1突破模擬普通指示器的技術(shù)和FTU的標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)需PT和CT,無(wú)需開(kāi)關(guān)或開(kāi)關(guān)改造,適用范圍廣,投入產(chǎn)出比高,運(yùn)行可靠。

2.4.2設(shè)備運(yùn)行功耗極低,使用壽命長(zhǎng)。指示器從導(dǎo)線自取電,并后備長(zhǎng)壽命鋰電池,永久免維護(hù);數(shù)據(jù)采集器從220V電源或者開(kāi)口CT(電纜)取電,可選大容量鉛酸蓄電池或聚合物鋰電池, 5年維護(hù)一次。

2.4.3采用量化的短路故障檢測(cè)方法。監(jiān)測(cè)線路個(gè)點(diǎn)的負(fù)荷電流、短路故障電流并實(shí)時(shí)上報(bào)主站系統(tǒng),并可在線調(diào)整短路故障檢測(cè)參數(shù),大大提高短路故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

2.4.4采用量化的接地故障檢測(cè)方法。對(duì)于小電流接地系統(tǒng),監(jiān)測(cè)線路個(gè)點(diǎn)接地故障穩(wěn)態(tài)零序電流、暫態(tài)零序電流并實(shí)時(shí)上報(bào)主站系統(tǒng),并可在線調(diào)整接地故障檢測(cè)參數(shù),大大提高接地故障檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

2.4.5本地采用無(wú)線調(diào)頻組網(wǎng)(64信道自動(dòng)跳頻),遠(yuǎn)程采用GPRS網(wǎng)絡(luò)通訊,調(diào)試方便,免維護(hù)或少維護(hù)。

2.4.6指示器和數(shù)據(jù)采集器安裝簡(jiǎn)單。安裝、拆卸簡(jiǎn)單,本地或遠(yuǎn)程無(wú)線調(diào)試。

2.4.7經(jīng)濟(jì)實(shí)用的主站“四遙”功能。主站軟件可以實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的故障指示器和兩路電動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行“四遙”即遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)【參數(shù)讀寫(xiě)】操作??蓪?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)荷電流和短路動(dòng)作電流、首半波尖峰電流和接地動(dòng)作電流、穩(wěn)態(tài)零序電流和暫態(tài)零序尖峰電流(電纜)、線路或電纜頭對(duì)地電壓、導(dǎo)線或電纜頭溫度,并與GIS系統(tǒng)無(wú)縫接口。

3系統(tǒng)應(yīng)用效果

這套電纜線路運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施可縮小故障停電范圍、停電時(shí)間,改善用戶用電的環(huán)境和條件,滿足生產(chǎn)和生活的需求,提高配網(wǎng)供電能力,增加系統(tǒng)的可靠性,縮短人員查找和處理故障的時(shí)間,節(jié)省人力、物力,提高工效和電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。有效地降低損耗,提高電能質(zhì)量,在用戶不變的情況下最大限度地提高了售電量,增加經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)新技術(shù)實(shí)施后,對(duì)運(yùn)行中配電線路的故障點(diǎn)及絕緣情況以及安全可靠性能進(jìn)行有效地檢測(cè),不需人工查線,能對(duì)輸配電線路故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。減少以往要求的停電檢測(cè)、傳統(tǒng)方法帶來(lái)的繁瑣操作及老的工作程序帶來(lái)的不安全因素,同時(shí)又具有維護(hù)費(fèi)用低、節(jié)能、節(jié)資等顯著的經(jīng)濟(jì)性;達(dá)到增產(chǎn)、增效、安全的效益。另外,在提高能源可供條件,降低社會(huì)能耗指標(biāo),保障社會(huì)安定等方面,具有巨大的社會(huì)效益。所以,在條件成熟的縣市級(jí)輸配電網(wǎng)中積極采用、推廣這套線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn):賀家里、宋從矩, 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》

劉建、 倪建立, 《配電網(wǎng)故障區(qū)段判斷和隔離的統(tǒng)一矩陣算法》

龍維民 《基于故障指示器的配電網(wǎng)故障自動(dòng)定位》

袁欽成,王天華等, 《配電線路故障自動(dòng)的研究與實(shí)施》

桑在中,潘貞存等 《小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線、測(cè)距和定位的新技術(shù)》

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